Random regression models using different functions to estimate genetic parameters for milk production in Holstein Friesians / Modelos de regressão aleatória usando diferentes funções para estimar parâmetros genéticos para produção de leite na raça Holandesa

ABSTRACT: The objective of this study was to compare the functions of Wilmink and Ali and Schaeffer with Legendre polynomials in random regression models using heterogeneous residual variances for modeling genetic parameters during the first lactation in the Holstein Friesian breed. Five thousand eight hundred and eighty biweekly records of test-day milk production were used. The models included the fixed effects of group of contemporaries and cow age at calving as covariable. Statistical criteria indicated that the WF.33_HE2, LEG.33_HE2, and LEG.55_HE4 functions best described the changes in the variances that occur throughout lactation. Heritability estimates using WF.33_HE2 and LEG.33_HE2 models were similar, ranging from 0.31 to 0.50. The LEG.55_HE4 model diverged from these models, with higher estimates at the beginning of lactation and lower estimates after the 16th fortnight. The LEG55_HE4, among the three better models indicated by the index, is the one with highest number of parameters (14 vs 34) and resulted in lower estimation of residual variance at the beginning and at the end of lactation, but overestimated heritability in the first fortnight and presented a greater difficulty to model genetic and permanent environment correlations among controls. Random regression models that used the Wilmink and Legendre polynomials functions with two residual variance classes appropriately described the genetic variation during lactation of Holstein Friesians reared in Rio Grande do Sul.

RESUMO: Objetivou-se comparar as funções de Wilmink e Ali e Schaeffer com polinômios de Legendre em modelos de regressão aleatória, utilizando variâncias residuais heterogêneas, para modelar parâmetros genéticos ao longo da primeira lactação na raça Holandesa. Foram utilizados cinco mil oitocentos e oitenta registros quinzenais de produção de leite no dia do controle. Os modelos incluíram os efeitos fixos de grupo de contemporâneos e a idade da vaca ao parto como covariável. Os critérios estatísticos apontaram as funções WF.33_HE2, LEG.33_HE2 e a LEG.55_HE4 como as melhores em descrever as mudanças nas variâncias que ocorrem ao longo da lactação. As herdabilidades estimadas pelos modelos WF.33_HE2 e LEG.33_HE2 foram semelhantes, variando de 0,31 a 0,50. O LEG.55_HE4 divergiu destes, no início da lactação, com estimativas superiores e, a partir da 16ª quinzena, com estimativas inferiores. O LEG55_HE4, entre os três melhores modelos indicados pelo índice, é o mais parametrizado (14 vs 34) e resultou em menores estimativas de variância residual no início e no final da lactação, mas superestimou a herdabilidade na primeira quinzena e apresentou maior dificuldade em modelar as correlações genéticas e de ambiente permanente entre os controles. Os modelos de regressão aleatória que usaram a função de Wilmink e Polinômios de Legendre com duas classes de variâncias residuais descreveram adequadamente a variação genética ao longo da lactação de vacas da raça Holandesa, criadas no Rio Grande do Sul.

Milk production and percentages of fat and protein in Holstein breed cows raised in Rio Grande do Sul, Brazil / Produção de leite e porcentagens de gordura e proteína de bovinos da raça Holandesa criados no Rio Grande do Sul, Brasil

ABSTRACT: The objective of this study was to identify a nonlinear regression model that better describes the milk production and the percentages of fat and protein curves, and to identify the season and age of calving that result in higher productions. For the analysis, 8,047 records of milk production and percentages of fat and protein obtained from 1,330 Holstein breed cows raised in Rio Grande do Sul, born from 1989 to 2011, were used. After determining the most appropriate nonlinear regression model, the identity of models and the equality of parameter tests for the different classes of season and age of calving were performed. Residual mean square, mean absolute deviation, mean squared prediction error and percentage of estimated curves per animal, indicated the Linear Hyperbolic Function (LHF) as the most appropriate to describe the milk production and the levels of fat and protein curves. Cows calving in the autumn and winter seasons yield higher quantities of milk and lower fat and protein content than those calved in the spring and summer seasons. Cows aged between 46 and 93 months at calving yield higher milk quantities, and those with calving age between 94 and 118 months produced more fat.

RESUMO: Objetivou-se identificar o modelo de regressão não linear que melhor descreve as curvas de produção de leite e de porcentagens de gordura e proteína; a estação e idade ao parto que resultam em maiores produções. Nas análises, foram utilizados 8047 registros de produção de leite e porcentagens de gordura e proteína provenientes de 1330 vacas da raça Holandesa, criadas no Rio Grande do Sul, nascidas de 1989 a 2011. Após a definição do modelo de regressão não linear mais adequado, procedeu-se à realização do teste de identidade de modelos e de igualdade de parâmetros para as diferentes classes de estação e idade da vaca ao parto. O quadrado médio do resíduo, desvio médio absoluto, erro quadrático médio de predição e a porcentagem de curvas estimadas por animal apontaram a Função Linear Hiperbólica (FLH) como a mais adequada para descrever as curvas de produção de leite e teores de gordura e proteína. Vacas com ocorrência de partos nas estações de outono e inverno produzem maior quantidade de leite e menor teor de gordura e proteína do leite do que aquelas que parem nas estações de primavera e verão. Vacas com idades ao parto entre 46 e 93 meses produzem maior quantidade de leite e as com 94 a 118 meses, maior teor de gordura do leite.

Parâmetros genéticos para produção de leite no dia do controle de vacas da raça Holandesa utilizando modelos de análises de fatores e componentes principais / Genetic parameters for test day milk production of Holstein cows using factors and principal components analysis

Objetivou-se comparar um modelo multi-característica padrão com modelos de análise de fatores (AF) e de componentes principais (CP) para estimar parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle (PLDC) de vacas da raça Holandesa. O arquivo de trabalho constituiu-se de 4.616 registros mensais de PLDC de primeiras lactações de vacas da raça Holandesa. As PLDC foram agrupadas em dez classes mensais, entre o 5o e 305o dia da lactação (PLDC1 a PLDC10). Foram realizadas análises considerando 11 modelos diferentes, como segue: multi-característica padrão (MC); cinco modelos de posto reduzido, para a matriz de covariância genética, ajustando um a cinco (CP1 ... CP5) componentes principais; e dois modelos utilizando análise de fatores (F1, F2, F3, F4 e F5). Para todos os modelos, foram considerados como aleatórios os efeitos genético aditivo e o residual e como fixos os de grupo de contemporâneos, da idade da vaca ao parto (linear e quadrático) e dias em lactação (linear). Os valores de Log L, AIC e BIC melhoraram com o aumento do número de parâmetros até CP4 e AF4. Comparando CP4 e AF4, observa-se que CP4 resultou em melhores valores de Log L, AIC e BIC. As estimativas de herdabilidade e correlações genéticas utilizando os modelos MC, CP4 e AF4 foram similares, variando de 0,06 (PL6) a 0,65 (PL10) e de 0,05 (PL4xPL10) a 0,94 (PL2xPL3), respectivamente, indicando que a estrutura de covariâncias genéticas entre as produções de leite no dia do controle pode ser ajustada utilizando um modelo de posto reduzido, contendo quatro componentes principais ou quatro fatores.

The objective was to compare a standard multi-trait (MT) analysis model with factor (FA) and principal components (PC) analyses models to estimated genetic parameters for Holstein cows test day milk production (TD). The data file was composed by 4.616 TD at first lactation registers. The TD was grouped into ten monthly classes of lactation, from the 5th and the 305th day of lactation (TD1 to TD10). Analyses were performed considering 11 different models: standard multi-traits (MT), five reduced rank models to genetic covariance matrix adjusting one (PC1), two (PC2), three (PC3), four (PC4) and five (PD5) principal components and five models using factor analyses (F1, F2, F3, F4 and F5). To all the models the effects additive genetic and residual were considered as random and the effects of contemporary group, age of cow at parturition (linear and quadratic) and days in lactation (linear) were considered as fixed. The values of Log L, AIC e BIC improved with the augment of the number of parameters until CP4 and AF4. Comparing CP4 and AF4 is possible to verify that CP4 proportioned better values to Log L, AIC e BIC. The heritabilities and genetic correlations estimated to the ten test day milk production using MC, CP4 and AF4 models were similar ranging from 0.06 (PL6) to 0.65 (PL10) and from 0.05 (PL4xPL10) to 0.94 (PL2xPL3), respectively, indicating that the structure of the genetic covariance between the TD milk productions can be adjusted using a reduced rank model with four principal components or four factors.

Genetic divergence among Nellore breed herds raised in the South Region of Brazil / Divergência genética entre rebanhos da raça Nelore criados na região Sul do Brasil

The objective of this study was to evaluate the genetic divergence among Nellore breed animals raised in 45 farms in the Southern Region of Brazil. The characteristic studied was weaning weight adjusted to 205 days of life (P205), from 10,874 animals sired by 425 bulls and 7,629 cows, collected between 1976 and 2001, and distributed in the states of Rio Grande do Sul (1,499), Santa Catarina (2,332) and Paraná (7,043). The animals were distributed by cluster analysis in eight genetic divergent groups, enabling this technique to be applied to organize the matings in order to obtain heterotic effect. The herd/farm groups were formed through the hierarchical Ward method, using the direct (VGD) and maternal (VGM) breeding values predicted by the REML method. The VGD of the animal accounted for 90% of the differences among herds, and the remaining 10% was attributed to differences in the VGM. On average, the P205 for the animals from inter-group mating was 1.4kg higher than those from intra-group mating, representing 2.4% of heterosis.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a divergência genética entre animais da raça Nelore criados em 45 fazendas situadas na região Sul do Brasil, participantes do serviço de Controle de Desenvolvimento Ponderal da Associação Brasileira de Criadores de Zebu. A característica estudada foi o peso à desmama, ajustado para 205 dias de idade (P205), de 10.874 animais, filhos de 425 touros e de 7.629 vacas, nascidos entre 1976 e 2001, assim distribuídos: 1.499 no estado do Rio Grande do Sul, 2.332 no de Santa Catarina e 7.043 no do Paraná. Os animais foram distribuídos, por meio de análise de agrupamento, em grupos geneticamente divergentes, o que possibilitou a aplicação dessa técnica para direcionar acasalamentos, visando a obter efeito heterótico. O método hierárquico de Ward foi utilizado para formar os grupos de rebanhos/fazendas a partir dos valores genéticos aditivos, direto (VGD) e materno (VGM), preditos pelo REML. O VGD dos animais foi responsável por 90% da contribuição para as divergências entre fazendas, sendo os 10% restantes atribuídos às divergências entre os VGM. O P205, verificado para os animais oriundos de acasalamentos inter-grupos, foi 1,4kg maior do que o dos animais produzidos por acasalamentos intra-grupos, representando uma superioridade de 2,4%.

Parâmetros genéticos e tendências genéticas e fenotípicas para escores visuais na fase pós-desmama de bovinos da raça Aberdeen Angus / Genetic parameters and genetic and phenotypic trends for post weaning visual scores in Aberdeen Angus breed cattle

Neste trabalho, foram avaliados, na fase de pós-desmama, 28.349 animais da raça Aberdeen Angus, nascidos entre os anos de 1993 e 2003 e criados em 141 fazendas. Os objetivos deste trabalho foram estimar parâmetros genéticos e avaliar a tendência genética e a fenotípica para os escores de avaliação visual (EVs), conformação (C), precocidade (P), musculatura (M) e tamanho (T). Os componentes de (co)variância foram estimados por REML, utilizando um modelo animal. As estimativas de herdabilidade foram: 0,13; 0,11; 0,16 e 0,13 para C, P, M e T, respectivamente. As correlações genéticas obtidas entre os escores visuais variaram de 0,01 a 0,92. As tendências genéticas e fenotípicas para C, P, M e T (pontos/ano) foram: 0,0054 e 0,0189; 0,0035 e -0,0013; 0,0057 e 0,0217 e 0,0026 e -0,0016, respectivamente. As herdabilidades estimadas sugerem baixa resposta à seleção direta. As correlações genéticas entre os EVs foram altas entre C, P e M (0,79 a 0,92) e foram baixas entre estes e T (0,01 a 0,30). As tendências genéticas mostram que a seleção está promovendo ganho genético de pequena magnitude, porém, as tendências fenotípicas, com valores negativos para algumas características, indicam que deve ser dada mais atenção para as condições ambientais.

There were evaluated at post weaning phase, 28.349 Aberdeen Angus breed animals, born from 1993 to 2003 on 141 farms, to estimate genetic parameters and to evaluate genetic and phenotypic trends for visual scores (EVs) conformation (C), precocity (P), musculature (M) and size (T). The covariance components were obtained by REML using an animal model. The heritabilities estimated were: 0.13, 0.11, 0.16 and 0.13, to C, P, M and T, respectively. The genetic correlations between the EVs range from 0.01 to 0.92. The genetic and phenotypic trends estimated for C, P, M, and T (points/year) were 0.0054 and 0.0189; 0.0035 and -0.0013; 0.0057 and 0.0217; and 0.0026 and -0.0016, respectively. The heritabilities estimated showed low responses by direct selection. The genetic correlations between the EVs were high between C, P and M (0.79 to 0.92) and low between these and T (0.01 to 0.30). The genetic trends showed that, selection is promoting low genetic progress; however the phenotypic trends that are negative for some characteristics, indicate that more attention for environmental conditions must be given.

Metanálise para características de carcaça de bovinos de diferentes grupos genéticos / Metanalysis for carcass traits of cattle from different genetic groups

A fim de avaliar os fatores que afetam os componentes da qualidade da carcaça em bovinos (área de olho de lombo - AOL e espessura de gordura de cobertura entre a 12ª e a 13ª costela - EGC) e compará-los nos diferentes grupos genéticos foi aplicada a metodologia da metanálise. Foram estudadas 215 estimativas de AOL e 209 de EGC, obtidas de 65.174 animais, extraídas de 36 artigos publicados entre 1985 e 2006. Aplicou-se análise de variância pelo método da Máxima Verossimilhança Restrita sob o modelo que explicava a variação das características em função das variações do país de origem, da categoria animal, do sistema de alimentação, metodologia de mensuração, contribuição dos genes zebuínos, taurinos britânicos e taurinos continentais, idade e do peso à mensuração. As médias observadas para as características AOL e EGC foram, respectivamente, 63,5cm² e 4,2mm. Os animais tinham, em média, 552,22 dias de vida à mensuração dos atributos e pesavam 468,47kg de peso vivo. O uso da metanálise permitiu conclusões mais generalizadas a respeito da AOL e EGC: animais criados nos EUA apresentaram valores significativamente superiores para AOL e EGC quando comparados àqueles criados na Austrália e no Brasil; machos, inteiros e castrados apresentaram maiores medidas de AOL, não diferindo significativamente entre si, do que as fêmeas, sendo que as maiores EGC foram observadas nas fêmeas. Os sistemas de alimentação, confinado e semiconfinado, foram superiores ao sistema a campo. Os genótipos taurinos continentais apresentaram os maiores valores de AOL, já os taurinos britânicos apresentaram os maiores valores de EGC, sendo que os zebuínos apresentaram valores intermediários. Não houve diferença entre as medidas realizadas na carcaça (pós-morten) e por ultra-som (in vivo). As características apresentaram acréscimos decrescentes à medida que a idade e o peso vivo aumentaram.

The meta-analysis methodology was applied in this study to evaluate factors that affect the carcass quality components in beef cattle (rib eye area - AOL and fat thickness - EGC, measured between the 12th and the13th ribs) and to compare them in different genetic groups. Data from 215 measures of AOL and 209 measures of EGC, from 65,174 animals, extracted from 36 papers published between 1985 and 2006 were used. The Restricted Maximum Likelihood Method and an animal model that considered AOL and EGC as functions of the fixed effects of country from where the data come from; animal category; feed system; measure methodology; Bos indicus, british and continental Bos taurus gene contribution; age and weight at measure, were used. The observed averages for AOL and e EGC were 63.5cm² and 4.2mm, respectively. The animals were in average 552.22 days old at the measure of the characteristics and had 468.47kg of live weight. The use of meta-analysis permitted to get generalized conclusions about AOL and EGC: animals rose in the EUA presented values significantly superior for AOL and EGC when compared with those rose in Australia and Brazil; castrated and the entire males presented bigger AOL measures (do not differing among them) compared to females, and females presented bigger EGC. The feed system, confined and do not confined, were superior to the greasing system. The Continental Bos taurus genotypes presented bigger AOL values, British Bos taurus presented bigger EGC values, and Bos indicus presented intermediate values. The measures taken in the carcass (pos mortis) and by ultra son (in vivo) were not different. The increase in the characteristics decreased with the age and live weight increase.